HALAMAN JUDUL PROPOSAL PENELITIAN Skema Pendanaan
Transcript of HALAMAN JUDUL PROPOSAL PENELITIAN Skema Pendanaan
i
HALAMAN JUDUL
PROPOSAL PENELITIAN
Skema Pendanaan :
Penelitian Revitalisasi Visi Institusi (PRVI)
PENGEMBANGAN ENGINE CONTROL UNIT-(ECU) PADA EFI ENGINE
DENGAN DRIVE TRAIN CONTROLLER
Bidang Prioritas RIP :
RIP-06 : Industri, transportasi dan teknologi informasi
Topik Penelitian :
06.06 : Pengembangan Prototipe ECU (Engine Control Unit) Kendaraan
Bermotor
Oleh :
1. Suroto Munahar, ST., MT NIDN. 0620127805 Fakultas Teknik
2. Ir. Moehamad Aman, MT NIDN. 0613066301 Fakultas Teknik
Dibiayai LP3M UMMagelang TAHUN ANGGARAN 2017
ii
HALAMAN PENGESAHAN PROPOSAL PENELITIAN
HALAMAN PENGESAHAN PROPOSAL PENELITIAN
1 Judul Penelitian : Pengembangan Engine Control Unit (ECU)
Pada EFI Engine Dengan Drive Train
Controller
Bidang RIP : RIP-06
Topik RIP : 06.06
2 Peneliti/ Pelaksana
a. Nama Lengkap
b. Jenis Kelamin
c. NIK
d. Jabatan Fungsional
e. Fakultas/ Program Studi
:
:
:
:
:
Suroto Munahar, ST., MT
Laki - laki
157808164
-
Teknik/Mesin Otomotif
3 Alamat ketua peneliti : Klumprit RT01/RW.01 Surojoyo Magelang
4 Jumlah anggota peneliti : 2 orang
5 Mahasiswa yang dilibatkan : 1 orang
6 Lokasi Penelitian : Laboratorium Mesin Otomotif UMMagelang
7 Kerjasa dengan Institusi lain : -
8 Lama penelitian : 6 bulan
9 Biaya yang diperlukan
a.LP3M UMMagelang
b.Sumber lain
:
:
Rp. 4.000.000,-
-
Mengetahui/menyetujui
Kaprodi
Bagiyo Condro P., ST., M.ENg
NIK. 0617017605
Magelang, Juli 2017
Ketua Peneliti
Suroto Munahar, ST, MT.
NIDN. 0620127805
Mengesahkan
Ketua LP3M
(Dr. Heni Setyowati ER., S.Kp, M.Kes.)
NIK. 937008062
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN PROPOSAL PENELITIAN ................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN PROPOSAL PENELITIAN ................................... ii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. v
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
RINGKASAN ....................................................................................................... vii
BAB 1. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2 Permasalahan ............................................................................................... 2
1.3 Rumusan Masalah ....................................................................................... 3
1.4 Tujuan .......................................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 3
1.6 Batasan Masalah Penelitian ......................................................................... 3
1.7 Targer Luaran .............................................................................................. 4
1.8 Kontribusi Terhadap Ilmu Pengetahuan ...................................................... 4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 5
BAB 3. METODE PENELITIAN......................................................................... 10
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................... 10
3.2 Peta Rencana ( Roadmap ) Penelitian ....................................................... 10
3.3 Peralatan Penelitian ................................................................................... 10
3.4 Alur Proses Penelitian ............................................................................... 10
3.5 Tahap ketiga pengujian. ............................................................................ 12
3.6 Break-through / terobosan dalam penelitian. ............................................ 13
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN ................................................. 13
4.1 Anggaran Biaya ......................................................................................... 13
4.2 Jadwal Penelitian ....................................................................................... 13
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 14
Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian ........................................................ 17
Lampiran 2.Susunan Organisasi Tim Peneliti/Pelaksana dan Pembagian Tugas . 18
Lampiran 3. Biodata Ketua/Anggota Tim Peneliti/Pelaksana .............................. 19
iv
Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Peneliti ....................................................... 24
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 State of The Art.Penelitian. ................................................................. 7
Gambar 2.2 Skema Konsep Penelitian. ................................................................... 9
Gambar 3.1 Flow chart Alur Proses Penelitian. ................................................... 11
Gambar 3.2 Flow chart Desain dan Pembuatan Sistem Data Acquisition (a)dan
ECU (b). ........................................................................................... 12
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Rencana Target Capain. .......................................................................... 4
Tabel 4.1 Rencana Anggaran Biaya. ..................................................................... 13
Tabel 4.2 Jadwal Penelitian................................................................................... 13
vii
RINGKASAN
Peningkatan efisiensi bahan bakar, kualitas pembakaran engine dan
pengurangan emisi polutan gas buang, menjadi target orientasi teknologi
kendaraan. Kedepan kendaraan ramah lingkungan, hemat energi dan nyaman
menjadi pioner arah perkembangan teknologi. Dalam bidang gasoline engine saat
ini, salah satunya orientasi teknologi dititikberatkan pada pengaturan campuran
udara dan bahan bakar (Air to Fuel Ratio – AFR). Hal ini dilakukan untuk
meningkatkan efisinsi bahan bakar, kontrol emisi gas buang dan pencapaian
kinerja engine secara optimal. Dua tahun terakhir perkembangan otomotif
nasional sudah sampai pada Low Cost Green Car (LCGC) dan Low Carbon
Emission Program (LCEP). Namun demikian, Kenyataan yang ada pembakaran
pada campuran kurus (lean mixturing) atau setidaknya campuran pembakaran
ideal (stoichiometry) pada seluruh rentah putaran engine belum tercapai. Hal ini
disebabkan salah satunya kontrol engine yang ada saat ini, sebagian besar hanya
pada kontrol internal engine. Aplikasi kontrol engine yang mengintegrasikan
kontrol external engine sangat jarang diaplikasikan. Jangka panjang, penelitian
tentang kontrol external engine yang melibatkan enviroment, behavior, driving
metode dan kondisi kecepatan kendaraan menjadi orientasi target kedepan. Dalam
jangka pendek penelitian external engine yang berkaitan dengan kondisi
kecepatan kendaraan akan dilakukan. Hal ini didasarkan pada keberhasilan
penelitian sebelumnya. Metode yang digunakan pada penelitian ini, dengan
mengembangkan ECU yang dikendalikan oleh kontrol drive train. Kontrol
drivetrain yang akan dikembangkan dengan transmission control system dan
brake control system. ECU ini akan akan mengendalikan bahan bakar pada saat
kendaraan dilakukan pengereman dan saat kendaraan proces deaccelerasi
kecepatan tinggi. Target publikasi hasil penelitian yang dituju minimal Jurnal
Teknik Mesin ITP ISSN 2089-4880.
Kata Kunci : ECU, AFR, drivetrain controller, transmission control system, brake
control system, gasoline engine, fuel system.
1
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ancaman global warming yang disebabkan salah satunya oleh emisi gas
buang yang dihasilkan kendaraan menjadi perhatian serius (Tamba and Njomo,
2012). Untuk mengatasi kondisi tersebut orientasi teknologi sistem kontrol engine
difokuskan pada pengurangan emisi gas buang. Selain itu, orientasi teknologi
sistem kontrol engine juga difokuskan pada pengurangan pemakaian bahan bakar
dan peningkatan kualitas pembakaran engine (Arsie et al. 2013; Tamba et al.
2012). Saat ini energi menjadi salah satu kebutuhan utama, baik bidang
automotive maupun bidang lainnya. Permasalahan energi menjadi sangat
komplek, dari berkurangnya persediaan minyak fosil dunia (Tverberg 2012),
tingginya harga bahan bakar (Knoema, 2017), maupun krisis energi yang
berkepanjangan serta kenaikan jumlah kendaraan semakin meningkat.
Upaya dalam menyelesaikan permasalahan energi dan pengurangan emisi
telah banyak dilakukan. Teknologi fuel cell, electric car salah satu teknologi yang
dikembangkan untuk dalam menyelesaikan permasalahan energi dan penurunan
emisi polutan. Namun demikian, teknologi tersebut memiliki kelemahan, harga
produk teknologi masih sangat tinggi dan kurangnya ketersedian insfratruktur.
Pengembangan lain dengan teknologi hybrid, yang mengintegrasikan antara
gasoline engine/diesel engine dengan electric engine. Teknologi ini memiliki
efisiensi bahan bakar cukup baik. Namun demikian, harga tinggi untuk
kepemilikan produk serta respon engine kurang baik.
Metode lain untuk menangani permasalahan energi dan pengurangan emisi
dengan aplikasi energi alternatif. Penggunaan bahan ethanol (Maurya & Agarwal,
2011), methanol (Pourkhesalian, Shamekhi, & Salimi, 2010), maupun LPG (Kim,
Park, Oh, & Cho, 2016) sebagai pengganti minyak bumi. Hasil yang diperoleh
dapat meningkatkan kinerja engine dan penggunaan bahan bakar serta
menurunkan emisi. Aplikasi ini mengalami permasalahan kesulitan untuk
pembuatan dalam skala mesh produk.
Aplikasi selanjutnya menggembangkan teknologi kontrol mixture bahan
bakar dengan udara atau Air to Fuel Ratio-AFR (Ebrahimi et al. 2012; Zhai & Ã
2009;Yildiz et al. 2010). Penelitian ini melakukan pengendalian AFR untuk dapat
2
mencapai nilai rasio yang ideal, sehingga dengan pencapaian ini nilai efisiensi
bahan bakar dapat ditingkatkan, namun penelitian masih bersifat kontrol internal
engine. Metode meningkatkan optimalisasi kinerja engine selain kontrol AFR juga
dilakukan kontrol Spark Advance–SA (Zhao & Xu, 2013). Teknologi kontrol AFR
saat ini masih memiliki banyak kelebihan, diantaranya infrastruktur cukup
tersedia di pasar. Aplikasi produk dalam skala besar sangat menjanjikan. Biaya
dalam aplikasi cukup terjangkau. Namun demikian, teknologi kontrol AFR saat ini
memiliki kelemahan. Proses pengaturan AFR sebagian besar dalam ruang lingkup
internal engine, sehingga kinerja engine dapat ditingkatkan, sedangkan sistem
kontrol AFR yang mengintegrasikan dengan sistem drivetrain control system
sangat sedikit jumlahnya.
Teknologi drivetrain control system yang berkembang saat ini
berorientasi pada keamanan dan kenyamanan pengendara. Seiring dengan
meningkatnya kebutuhan, teknologi drivetrain tidak hanya dapat memberikan rasa
aman dan nyaman tetapi dapat meningkatkan prestise pengendara. Teknologi
drive train control system yang berkembang sekarang belum mampu
meningkatkan efisiensi kinerja engine. Bahkan pada teknologi drivetrain dengan
sistem otomatis pada tipe tertentu, cenderung menurunkan efisiensi engine.
Penurunan ini terlihat dengan adanya kenaikan konsumsi bahan bakar. Oleh
karena itu perlu dikembangkan untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar engine.
Perkembangan teknologi engine control system yang dikombinasikan dengan
engine control external terutama drive traincontroller dimasa mendatang sangat
menjanjikan untuk dikembangkan dalam meningkatkan kinerja engine
(Triwiyatno et al. 2015). Melihat permasalahan di atas sangat perlu diadakan
penelitian untuk pengembangan teknologi Engine Control Unit – ECU yang
mengintegrasikan dengan drivetrain control system untuk meningkatkan kinerja
engine.
1.2 Permasalahan
Kenyataan saat ini, Teknologi drivetrain control system memiliki orientasi
pada keamanan dan kenyamanan berkendara, tetapi belum mampu meningkatkan
efisiensi engine. Untuk itu sangat dibutuhkan penelitian dalam meningkatkan
3
efisiensi engine. Peningkatan efisiensi engine dapat dilakukan ini diantaranya,
dengan pengaturan sistem bahan bakar oleh drivetrain control system yang
dikendalikan dengan transmission control system dan brake control system.
Melihat permasalahan ini sangat perlu diadakan penelitian untuk
mengembangkan desain Engine Control Unit – ECU yang terintegrasi oleh drive
train control system yang yang dikendalikan transmission dan brake control
system guna meningkatkan efisiensi engine.
1.3 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini, yaitu bagaimana mendesain ECU
yang terintegrasi oleh drive train control system yang yang dikendalikan dengan
transmission dan brake control system guna meningkatkan efisiensi engine.
1.4 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah mendesain ECU yang terintegrasi oleh drive
train control system yang dikendalikan dengan transmission dan brake control
system guna meningkatkan efisiensi engine.
1.5 Manfaat Penelitian
a. Diperolehnya teknologi ECU yang terintegrasi dengan sistem drivetrain
control system.
b. Peningkatan efisiensi konsumsi bahan bakar gasoline engine.
c. Meningkatkan perkembangan teknologi efisiensi energi bahan pada sektor
transportasi.
d. Penguatan Misi dan Visi Program Studi.
1.6 Batasan Masalah Penelitian
a. ECU yang dikembangkan untuk sistem kontrol mesin injeksi.
b. Gasoline Engine yang digunakan kapasitas 1500 cc .
c. Software Matlab digunakan untuk mendesain programming ECU.
d. Tekanan udara yang diaplikasikan menggunakan tekanan udara saat penelitian.
e. Aplikasi ECU pada kendaraan transmisi manual.
4
f. Penelitian ini menggunakan Cam Shaft Position Sensor - CMP, Brake Sensor,
Transmission Position Sensor – TPS, Manifold Absolute Pressure Sensor -
MAP dan clutch sensor .
g. Data acquisisi dilakukan secara bertahap untuk mengukur kinerja bagian -
bagian engine.
1.7 Targer Luaran
Luaran yang diharapkan dari penelitian ini ada beberapan yang ingin
dicapai. Rencana target capain seperti pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Rencana Target Capain.
NO Jenis Luaran Indikator
Capaian
1. Publikasi ilmiah di jurnal nasional. Published
2. Desain Engine Control Unit – ECU yang
terintegrasi oleh drive train control system. Rancangan ECU
1.8 Kontribusi Terhadap Ilmu Pengetahuan
Hasil penelitian dapat ini dimanfaatkan dan dikembangkan untuk teknologi
sistem kontrol yang terintregrasi dengan kontrol drive train control system guna
meningkatkan efisiensi engine.
5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Peningkatan kompleksitas sistem kontrol engine di masa mendatang dapat
meningkatkan performa engine dan standar emisi (Majecki, Molen, Grimble,
Yiran, & Grimble, 2015). Perubahan orientasi teknologi sistem kontrol engine
dilatarbelakangi oleh beberapa permasalahan. Pengurangan pemakaian bahan
bakar, peningkatan kualitas pembakaran engine dan mengurangi emisi gas buang
menjadi isu sangat krusial (Karagiorgis et al. 2007; Arsie. 2013). Saat ini energi
menjadi kebutuhan utama, baik bidang automotive maupun bidang lainnya.
Permasalahan energi menjadi sangat komplek, dari berkurangnya persediaan
minyak fosil dunia (Tverberg, 2012a), tingginya harga bahan bakar (Knoema,
2017), maupun krisis energi yang berkepanjangan.
Perkembangan teknologi dalam menyelesaikan permasalahan energi dan
pengurangan emisi polutan telah banyak dilakukan, diantaranya dengan
dikembangkan teknologi electric car dan fuel cell. Dalam jangka waktu menengah
teknologi electric car dan fuel cell menjanjikan efisiensi bahan bakar dan
pengurangan emisi baik (Fang, Song, Song, Tai, & Li, 2016). Namun demikian,
teknologi tersebut memiliki harga produk teknologi masih sangat tinggi dan
kurangnya ketersedian insfratruktur. Pengembangan lain dengan teknologi hybrid,
yang mengintegrasikan antara gasoline engine/diesel engine dengan electric
engine. Teknologi ini memiliki efisiensi bahan bakar cukup baik (Kheir, Salman,
& Schouten, 2004). Kelemahan teknologi ini, harga tinggi untuk kepemilikan
produk masih sangat tinggi serta respon engine kurang baik.
Orientasi pada fuel economy dan low emission menjadi trend teknologi
otomotif nasional hampir secara keseluruhan (Gakindo, 2014). Perubahan ini
terasa terutama pada kendaraan gasoline engine tipe EFI. Teknologi ini
mengalami perubahan dari tipe EFI konvensional ke tipe Low Cost Green Car
(LCGC). Perkembangan terbaru 2 tahun terakhir teknologi kendaraan sudah
menjadi Low Carbon Emission Program (LCEP).Walaupun perkembangan
teknologi kendaraan telah mengarah pada LCEP dan LCG, namun pembakaran
engine pada campuran (Air to Fuel Ratio-AFR) kurus (lean combustion) atau
pembakaran stoichiometry masih belum tercapai pada seluruh putaran engine.
Teknologi pengaturan AFR memiliki banyak kelebihan. Power engine dapat
6
dihasilkan secara optimal, emisi polutan rendah, harga lebih murah, dapat
dikembangkan dengan pemakaian energi alternatif serta insfratruktur di pasar
cukup tersedia banyak. Dengan melihat kelebihan ini, sustainablelity sistem
kontrol AFR dimasa mendatang masih baik.
Perkembangan teknologi kontrol AFR saat ini mengalami peningkatan
sangat signifikan. Orientasi kontrol AFR gasoline engine pada pencapaian
pembakaran optimal (sesuai stoichiometry) pada posisi campuran AFR sekitar
14,67. Pertama, Aplikasi dengan menggunakan compensator closed loop system
dengan variasi time delay filter PID telah mampu mengendalikan AFR. Metode ini
telah dilakukan serta mampu meningkatkan efisiensi bahan bakar dengan baik
(Ebrahimi et al., 2012). Kedua, kontrol AFR dengan optimalisasi algoritma
genetik. Metode ini meniru cara kerja sistem genetika dalam mahluk hidup
sebagai pembangkit kromoson dalam menyelesaikan permasalahan kontrol AFR
(Zhao & Xu, 2013). Ketiga, pengembangan adaptive Radial Basis Function
(RBF) neural network (Wang, Yu, Gomm, Page, & Douglas, 2006). Kontrol AFR
dilakukan dengan training mengunakan metode recursive least squares sebagai
pendekatan modeling AFR dynamic pada gasoline engine. Hasilnya dengan
metode model predictive control ditambah metode Hessian mampu
mengendalikan AFR dan menyelesaikan masalah optimasi nonlinear dengan lebih
baik. Keempat, dalam mengendalikan AFR mengembangkan aplikasi real time
pada gasoline engine individual cylinder dengan sistem closed loop (Cavina,
Corti, & Moro, 2010). Dasar pengendalian dengan spektral signal sensor lamda.
Aplikasi ini telah membuktikan hasil menggembirakan, dengan hasil pengukuran
lamda perbedaan kurang dari 0.01 mampu mengendalikan AFR dengan lebih baik.
Kelima, Pengaturan kontrol AFR dengan metode penggunakaan algoritma Fuzzi
PI (Jansri & Sooraksa, 2012). Algoritma Fuzzi PI melakukan kontrol AFR pada
sistem nonlinear dengan metode tracking. Keenam, Kontrol AFR dengan aplikasi
Adaptive Feed Forward Controller-AFFC dan Adaptive Posicast Controlle -APC
(Yildiz et al., 2010). APC digunakan untuk mengontrol permasalahan AFR,
sedangkan AFFC digunakan mensimulasikan kemampuan tracking. Hasil
experimental pada gasoline engine , APC menunjukkan hasil baik dalam
menangani kontrol AFR. Namun demikian, penelitian dan teknologi sistem
7
kontrol AFR sebagian besar masih kontrol internal engine, sedangkan kontrol
AFR yang melibatkan sistem kontrol external engine masih sangat sedikit.
Penelitian peningkatan efisiensi bahan bakar dengan metode kontrol AFR
yang dikendalikan oleh external engine pernah dilakukan (Triwiyatno et al. 2015;
Suroto & Setyo. 2017). Metode yang dikembangkan dengan brake control system
untuk kontrol AFR. Pengembangan selanjutkan dengan pemodelan
drivetrain/transmision control system untuk mengendalikan AFR. Saat ini
teknologi drive train sebagian besar digunakan untuk kontrol electric vehicle
(Fang et al. 2016;Saman et al. 2015;Tseng & Yu 2015). Teknologi drive train
yang menggunakan sistem otomatis pada tipe tertentu, banyak menurunkan
efisiensi engine. Penurunan terlihat dengan adanya kenaikan konsumsi bahan
bakar. Melihat perkembangan yang ada sistem kontrol yanga ada drive train
sangat berpotensi untuk dikembangkan dalam mengendalikan sistem bahan bakar
dengan metode AFR control.
2.1. Rekam Jejak (State of The Art) Penelitian
Gambar 2.1 State of The Art.Penelitian.
2.2 Engine
Engine sebagai perangkat dari kendaraan yang menghasilkan daya untuk
menggerakkan kendaraan. Engine juga berfungsi merubah energi panas menjadi
Tahun 2015
Awal Modeling
sistem ECU
Tahun
2014 experiment
al sistem
Tahun 2015
Akhir Aplikasi Prototipe
sistem ECU
Tahun 2016 Modeling sistem
ECU dengan Brake
control system dan
Tahun 2017 Aplikasi Prototipe
ECU dengan Brake
control system dan
Tahun 2018 Aplikasi Prototipe
ECU untuk
Converkits Control
Tahun 2018 Aplikasi Prototipe
ECU untuk Timing Ignition KMHE Tahun 2020
Aplikasi Prototipe
ECU untuk
Tahun 2019 Aplikasi Prototipe
ECU untuk
Timing/Injection
Tahun 2020 Aplikasi Prototipe
ECU untuk Disel
Tahun 2021 Aplikasi
Prototipe ECU untuk
Tahun 2022 Aplikasi
Prototipe ECU untuk Injeksi
Tahun 2024 Aplikasi Prototipe
ECU untuk H
LPG/LGV
8
energi gerak dengan pemanfaatan pembakaran di dalam engine. Gasoline engine
atau spark ignition engine dapat juga dikenal dengan mesin bensin. Gasoline
engine merupakan mesin pembakaran dalam yang bekerja dengan pemanfaatan
tenaga dihasilkan oleh hasil pembakaran bensin dengan udara.
2.3 Air to Fuel Ratio (AFR)
AFR sebagai perbandingan antara bahan bakar dengan udara dengan
perbandingan tertentu. AFR secara ideal (stoichiemetry) memiliki perbandingan
14,67 : 1 (Wang et al., 2006). Perbandingan AFR kondisi stoichiemtry memiliki
karakteristik pembakaran dalam engine yang paling optimal, performa engine
baik, dan emisi gas buang rendah. Perbandingan 14,67 : 1 memiliki arti yaitu
perbandingan antara 14,67 satu satuan udara dan 1 satu satuan bahan bakar. AFR
campuran kurus yang aman pada mesin saat berputar pada putaran rendah secara
umum memiliki campuran tidak melebihi 21:1, namun batas maksimal campuran
kurus yang diijinkan 22:1 (Aleiferis, Hardalupas, Taylor, Ishii, & Urata, 2004).
2.4 Sistem kontrol dan
Pengendalian dalam sebuah sistem perlu didukung oleh inputan sebagai
dasar decision eksekusi kerja actuator. Sistem ini bekerja berdasarkan 2 metode,
diantaranya open loop control system dan closed loop control system. Closed
loop control system sangat sesuai memecahkan permasalahan sistem nonlinear
yang terjadi pada sistem pembakaran engine. Fenomena yang terjadi pada engine
pembakaran dalam berupa sistem nonlinear. Maka Pendekatan yang perlu
dilakukan dalam permasalahan engine dengan pendekatan nonlinear control
system (Togun, Baysec, & Kara, 2012).Closed loop control system dalam engine
sebagai sistem yang dirancang untuk dapat diberikan umpan balik.
2.5 Engine Control Unit - ECU
Pengendalian sistem kerja engine sangat dipengaruhi oleh kecepatan
controller. Awal perkembangan teknologi otomotif bidang gasoline engine
didominasi teknologi mechanical. Demikian juga pada pengaturan sistem bahan
bakar sebagian besar dikendalikan oleh kevakuman yang dibangkitkan engine,
sehingga efisiensi yang diperoleh masih sangat rendah. Perkembangan teknologi
saat ini karena difokuskan pada efisiensi bahan bakar dan penurunan emisi,
9
teknologi pengendalian bahan bakar sudah menggunakan sistem controller/ECU.
Teknologi ini memiliki kecepatan clock sangat tinggi. ECU bekerja mencapai
pada kecepatan milliseconds. Penyempurnaan ECU terus dilakuan agar efisiensi
semakin tinggi.
Drivetrain sebagai perangkat yang digunakan untuk mentransformasikan
daya dari engine sampai ke roda-roda melalui clutch, transmisi, propeller shaft
sampai ke roda - roda. Transmission system memiliki susunan perangkat
komponen dalam pengaturan moment engine ke roda-roda. Susunan perangkat
tersebut merubah putaran dari input transmisi ke roda-roda sesuai kebutuhan
pengguna. Dinamika perubahan kecepatan, moment dapat digunakan sebagai
inputan controller.
2.6 Kerangka Konsep Penelitian
Konsep Perancangan ECU dengan yang akan dilakukan yang disertai
pengambilan data secara komputerisasi terihat dalam gambar 2.1.
Gambar 2.2 Skema Konsep Penelitian.
10
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian direncanakan selama enam bulan. Lokasi penelitian di
Laboratorium Teknik Otomotif dan Laboratorium Sistem Otomasi Industri.
Uraian tugas peneliti pertama sebagai perancang sistem kontrol, peneliti kedua
sebagai analisa data serta peneliti ketiga (mahasiswa) pengambilan data acqusisi.
3.2 Peta Rencana ( Roadmap ) Penelitian
Rencana penelitian dilakukan selama enam bulan. ECU yang akan dirancang
pada fuel injection control system gasoline engine dikendalikan oleh drive train
controller oleh brake control system. Kegeiatan yang akan dilaksanakan meliputi :
a. Target capaian tahap pertama.
Diperolehnya teknologi yang sudah dapat aplikasi pada lingkungan kerja nyata.
b. Target capain tahap kedua
Berupa publikasi pada Jurnal Nasional.
3.3 Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan saat penelitian adalah :
a. Alat bantu desain sistem kontrol dengan software sistem controller dan data
acqusisi (Labview).
b. Peralatan Produksi (Bubut & Drilling) dan alat ukur .
c. Alat Uji (Engine Gas Analyser) dan Olah data (Excel).
3.4 Alur Proses Penelitian
Alur proses penelitian ini secara umum terlihat dalam gambar 3.1 dibagi
menjadi tiga tahapan :
3.3.1 Tahap pertama desain sistem kontrol ECU.
Kegiatan ini meliputi :
a. Desain sistem data acquisition,
b. Sistem kontrol aplikasi dan Sistem wiring diagram intrumentasi
3.3.2 Tahap kedua pembuatan prototipe ECU.
a. Pembuatan wiring diagram dan Intalasi rangkain electronic sistem kontrol
b. Embeded system programming, rangkaian actuator dan indikator.
11
Gambar 3.1 Flow chart Alur Proses Penelitian.
Mulai
Selesai
Pengukuran signal sensor
inputan ECU
Desain sistem kontrol
ECU
Penentuan kebutuhan
intrumentasi sistem
kontrol.
Intalasi ECU dan
kelengkapannya pada
unit kendaraan
Pengujian kinerja ECU
Analisis dan Intepretasi
1. Pembuatan rangkaian
electronic sistem
kontrol.
2. Programming sistem
kontrol.
3. Embeded system
kontrol ECU.
Apakah ECU yg didesain
dapat menaikkan AFR saat
Brake system/deselerasi
kecepatan tinggi bekerja?
>14,7
Apakah ECU yg
didesain dapat
meningkatkan
efisiensi bahan
bakar ?
Ya
Tidak
Ya
Tidak
12
3.5 Tahap ketiga pengujian.
Kegiatan ini ada beberapa proses :
a. Pemeriksaan signal inputan programming, signal penguat, filtering signal dan
actuator driver signal.
b. Pengujian keamanan kerja actuator.
c. Pengujian kinerja ECU.
Dalam desain sistem kontrol ECU dibagi menjadi beberapa langkah, diantaranya:
a. Desain dan pembuatan sistem data acquisition
b. Desain dan pembuatan ECU.
(a) (b)
Gambar 3.2 Flow chart Desain dan Pembuatan Sistem Data Acquisition (a)dan ECU (b).
13
3.6 Break-through / terobosan dalam penelitian.
Tabel 3.1 Break-through / terobosan penelitian.
No Deskripsi Break-through
/Terobosan Tipe Uji Penugasan
1. ECU yang
dikembangkan 1.Berbasiskan
computerise.
2.Integrasi dengan
drivetrain control system.
Peneliti
Pertama
2. Pengujian ECU Analisa Data dan
Pengujian
Air to Fuel
Ratio-AFR
Peneliti
Kedua
3. Pengambilan
data
Berbasiskan computerise Signal
sensor Mahasiswa
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN
4.1 Anggaran Biaya
Tabel 4.1 Rencana Anggaran Biaya.
No Jenis Pengeluaran Biaya Yang diusulkan
(Rp)
1 Honor 1.496.000
2 Peralatan penunjang 400.000
3 Bahan habis pakai 1.000.000
4 Perjalanan 800.000
5 Lain-lain 304.000
JUMLAH 4.000.000
4.2 Jadwal Penelitian
Tabel 4.2 Jadwal Penelitian.
Uraian Bulan Ke
April Mei Juni Juli Agst Sept
Penyiapan Proposal
Observasi dan Studi Pustaka
Analisis dan Perancangan
Sistem
Pengujian Sistem
Perbaikan Sistem
Seminar & Laporan
14
DAFTAR PUSTAKA
Aleiferis, P. G., Hardalupas, Y., Taylor, A. M. K. P., Ishii, K., & Urata, Y. (2004).
Flame chemiluminescence studies of cyclic combustion variations and air-to-
fuel ratio of the reacting mixture in a lean-burn stratified-charge spark-
ignition engine, 136, 72–90.
https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2003.09.004
Arsie, I., Di, S., & Vaccaro, S. (2013). Experimental investigation of the effects of
AFR , spark advance and EGR on nanoparticle emissions in a PFI SI engine.
Journal of Aerosol Science, 64, 1–10.
https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2013.05.005
Cavina, Ã., Corti, E., & Moro, D. (2010). Control Engineering Practice Closed-
loop individual cylinder air – fuel ratio control via UEGO signal spectral
analysis, 18, 1295–1306. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2009.12.002
Ebrahimi, B., Tafreshi, R., Masudi, H., Franchek, M., & Mohammadpour, J.
(2012). Control Engineering Practice A parameter-varying filtered PID
strategy for air – fuel ratio control of spark ignition engines. Control
Engineering Practice, 20(8), 805–815. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2012.04.001
Fang, S., Song, J., Song, H., Tai, Y., & Li, F. (2016). Design and control of a
novel two-speed Uninterrupted Mechanical Transmission for electric
vehicles. Mechanical Systems and Signal Processing, 75, 473–493.
https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2015.07.006
Gakindo. (2014). Indonesia Automotive Industry: Report on 2013 Auto Market.
Retrieved from
http://mddb.apec.org/Documents/2014/AD/AD1/14_ad1_051.pdf
Jansri, A., & Sooraksa, P. (2012). Enhanced model and fuzzy strategy of air to
fuel ratio control for spark ignition engines. Computers and Mathematics
with Applications, 64(5), 922–933.
https://doi.org/10.1016/j.camwa.2012.01.055
Karagiorgis, S., Glover, K., & Collings, N. (2007). Control Challenges in
Automotive Engine Management. European Journal of Control, 13(2–3),
92–104. https://doi.org/10.3166/ejc.13.92-104
Kheir, N. a, Salman, M. a, & Schouten, N. J. (2004). Emissions and fuel economy
trade-off for hybrid vehicles using fuzzy logic. Mathematics and Computers
in Simulation, 66(2–3), 155–172.
https://doi.org/10.1016/j.matcom.2003.11.007
Kim, T. Y., Park, C., Oh, S., & Cho, G. (2016). The effects of strati fi ed lean
combustion and exhaust gas recirculation on combustion and emission
characteristics of an LPG direct injection engine. Energy, 115(x), 386–396.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.09.025
Knoema. (2017). Crude Oil Price Forecast: Long Term 2017 to 2030 | Data and
Charts. Retrieved from https://knoema.com/yxptpab/crude-oil-price-forecast-
long-term-2017-to-2030-data-and-charts
Majecki, P., Molen, G. M. Van Der, Grimble, M. J., Yiran, M., & Grimble, J.
(2015). Real-Time Predictive Control for SI Engines Using Linear
Parameter-Varying Using Linear Parameter-Varying Models. IFAC-
PapersOnLine, 48(23), 94–101. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.11.267
15
Maurya, R. K., & Agarwal, A. K. (2011). Experimental investigation on the effect
of intake air temperature and air – fuel ratio on cycle-to-cycle variations of
HCCI combustion and performance parameters. Applied Energy, 88(4),
1153–1163. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.09.027
Munahar,Suroto; Setyo, M. (2017). AFR Modeling of EFI Engine Based on
Engine Dynamics, Vehicle Dynamics, and Transmission System. Jurnal
Teknik Mesin ITP ISSN 2089-4880, 7. Retrieved from
https://ejournal.itp.ac.id/index.php/tmesin/article/view/530
Pourkhesalian, A. M., Shamekhi, A. H., & Salimi, F. (2010). Alternative fuel and
gasoline in an SI engine : A comparative study of performance and emissions
characteristics. Fuel, 89(5), 1056–1063.
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.11.025
Saman, M., Mousavi, R., Pakniyat, A., Wang, T., & Boulet, B. (2015). Seamless
dual brake transmission for electric vehicles : Design , control and
experiment. MAMT, 94, 96–118.
https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2015.08.003
Tamba, J. G. and D. N. (2012). Assessment of Greenhouse Gas Emissions in
Cameroon’s Road Transport Sector. Universal Journal of Environmental
Research and Technology, 2(6), 475–488.
Tamba Jean Gaston, Njomo Donatien, Nsouandele Jean Luc, Bonoma Beguide,
D. S. B. (2012). Assessment of Greenhouse Gas Emissions in Cameroon’s
Road Transport Sector. Universal Journal of Environmental Research &
Technology, 2(6), 475–488. Retrieved from
http://web.a.ebscohost.com/abstract?direct=true&profile=ehost&scope=site&
authtype=crawler&jrnl=22490256&AN=90477773&h=5zv%2FRFnIFf5NRJ
eizXTiwLzNAUqWD%2Fn0mSFNmlIkeRtbbzQG8LGQjY29ZTuiBUZf484
4vMxHzeSyA24arHW6GA%3D%3D&crl=c&resultNs=AdminWebAuth&re
sultLocal=ErrCrlNotAuth&crlhashurl=login.aspx%3Fdirect%3Dtrue%26pro
file%3Dehost%26scope%3Dsite%26authtype%3Dcrawler%26jrnl%3D2249
0256%26AN%3D90477773
Togun, N., Baysec, S., & Kara, T. (2012). Nonlinear modeling and identification
of a spark ignition engine torque. Mechanical Systems and Signal
Processing, 26, 294–304. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2011.06.010
Triwiyatno, Aris; Sinuraya, Wista, Enda; Setiawan,Joga Dharma ; Munahar, S.
(2015). Engine, Smart Controller Design of Air to Fuel Ratio (AFR) and
Brake Control System on Gasoline. In 2015 2nd International Conference on
Information Technology, Computer, and Electrical Engineering
(ICITACEE). https://doi.org/10.1109/ICITACEE.2015.7437805
Tseng, C., & Yu, C. (2015). Advanced shifting control of synchronizer
mechanisms for clutchless automatic manual transmission in an electric
vehicle. MAMT, 84, 37–56.
https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2014.10.007
Tverberg, G. E. (2012a). Oil supply limits and the continuing fi nancial crisis, 37,
27–34. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.05.049
Tverberg, G. E. (2012b). Oil supply limits and the continuing financial crisis.
Energy, 37(1), 27–34.
Wang, S. W., Yu, D. L. Ã., Gomm, J. B., Page, G. F., & Douglas, S. S. (2006).
Adaptive neural network model based predictive control for air – fuel ratio of
16
SI engines, 19, 189–200. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2005.08.005
Yildiz, Y., Annaswamy, A. M., Yanakiev, D., & Kolmanovsky, I. (2010). Control
Engineering Practice Spark ignition engine fuel-to-air ratio control : An
adaptive control approach. Control Engineering Practice, 18(12), 1369–
1378. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2010.06.011
Zhai, Y., & Ã, D. Y. (2009). Engineering Applications of Artificial Intelligence
Neural network model-based automotive engine air / fuel ratio control and
robustness evaluation, 22, 171–180.
https://doi.org/10.1016/j.engappai.2008.08.001
Zhao, J., & Xu, M. (2013). Fuel economy optimization of an Atkinson cycle
engine using genetic algorithm. Applied Energy, 105, 335–348.
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.12.061
17
Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian
A. Honor
No Honor Honor/Jam
(Rp)
Waktu
(Jam/Mingg) Minggu
Jumlah
Honor
1 Ketua 6.600 8 20 1.056.000
2 Anggota 5.500 4 20 440.000
Subtotal (A) 1.496.000
B. Peralatan Penunjang
No Material Justifikasi
Pemakaian Kuantitas
Harga
Satuan
Jumlah
Harga
Peralatan
1 Komputer
Programming
Alat utama
penelitian 1 unit 400.000 400.000
Subtotal (B) 400.000
C. Bahan Habis Pakai
No Material Justifikasi
Pemakaian Kuantitas
Harga
Satuan
Jumlah
Harga
Peralatan
1 Microcontroller,
sensor Controller 1 paket 400.000 400.000
2 Komponen
Elektronic
Filtering,
Switching, PWM 1 paket 400.000 400.000
3 Kabel Wiring Diagram 1 paket 200.000 200.000
Subtotal (B) 1.000.000
C. Perjalanan
No Kegiatan Justifikasi Kuantitas Harga
Satuan
Jumlah Biaya
Lain-lain
1 Pengujian
ECU - 1 paket 800.000 800.000
Subtotal (C) 800.000
D. Lain-lain
No Kegiatan Justifikasi Kuantitas Harga
Satuan
Jumlah Biaya
Lain-lain
1 Dokumentasi
Dokumentasi
kegiatan
penelitian
1 paket 100.000 100.000
2 Pelaporan
Pembuatan
laporan &
penggandaan
1 paket 300.000 204.000
Subtotal (D) 304.000
TOTAL ANGGARAN (A+B+C+D) 4.000.000
Terbilang : Empat Juta Ribu Rupiah
18
Lampiran 2. Susunan Organisasi Tim Peneliti/Pelaksana dan Pembagian
Tugas
No Nama/NIDN Instansi asal Bidang Ilmu
Alokasi
Waktu
Per-
Minggu
Uraian
Tugas
1 Suroto
Munahar, ST.,
MT / NIDN.
0620127805
Universitas
Muhammadiyah
Magelang
Teknik
Mesin
/Mekatronika
8 Jam Merancang &
Menganalisa
Sistem
kontrol ECU
2 Ir. Moehamad
Aman, MT
/NIDN.
0613066301
Universitas
Muhammadiyah
Magelang
Teknik
Industri
4 Jam Menganalisa
& menguji
sistem kerja
ECU
3 Hanif
Fahriyan
Universitas
Muhammadiyah
Magelang
Teknik
Otomotif
1 Jam Pengambil
Data
Acquisisi
19
Lampiran 3. Biodata Ketua/Anggota Tim Peneliti/Pelaksana
Biodata Ketua Tim Peneliti
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap (dengan gelar) Suroto Munahar, ST, MT
2 Jenis Kelamin Laki Laki
3 Jabatan Fungsional -
4 NIP/NIK/Identitas lainnya 157808164
5 NIDN 0620127805
6 Tempat dan Tanggal Lahir Magelang, 20 Desember 1978
7 E-mail [email protected]
9 Nomor Telepon/HP 085740742923
10 Alamat Kantor Jl. Mayjend Bambang Soegeng
Mertoyudan Magelang
11 Nomor Telepon/Faks 0293 326945
12 Lulusan yang Telah Dihasilkan D-3 =22 orang; S-1 = 0 orang; S-2 =
0 orang; S-3 = 0
13 Mata Kuliah yg diampu 1. Gasoline Engine Management System
2. Diesel Engine Management System
3. Drive Train Mechanics
4. Automotive Mechatronics
5. Mekatronika.
B. Riwayat Pendidikan
S1 S2
Nama Perguruan Tinggi Universitas
Muhammadiyah
Magelang
Universitas Diponegoro
Bidang Ilmu Teknik Industri Teknik Mesin
Tahun Masuk-Lulus 2004-2008 2014-2015
Judul
Skripsi/Tesis/Disertasi
Pengembangan Disain
Antropometer Dengan
Computer Digital
Image processing
Guna Mengukur
Dimensi Tubuh
Manusia
Peningkatan Efisiensi
Bahan Bakar Dengan
Desain dan
Implementasi
Air to fuel ratio (AFR)
dan Brake Control
System
Pada Mesin Berbahan
Bakar Bensin
Nama
Pembimbing/Promotor
1. Oesman Raliby A.,
ST, M.Eng.
2. Dra. Retno
Rusdjijati ,M.Kes.
1. Dr. Aris
Triwiyanto,ST, MT.
2. Joga Dharma
Setiawan, B.Sc, M.Sc,
PhD.
20
C. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir
No Tahun Judul Penelitian Pendanaan
Sumber Jumlah
1 2015
Peningkatan Efisiensi
Bahan Bakar Dengan
Desain Dan
Implementasi Air To
Fuel Ratio (Afr) Dan
Brake Control System
Pada Mesin Berbahan
Bakar Bensin
Mandiri Rp. 6.000.000,-
2 2016
Automatic Lock
Without Key System
Menggunakan
Microcontroller
LP3M Rp 4.000.000,-
3 2016
Pemodelan
Transmission Control
System Dan Brake
Control System Pada
Teknologi Injeksi
Gasoline Engine
LP3M Rp 4.000.000,-
D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat Dalam 5 Tahun Terakhir
No Tahun Judul Pengabdian Pendanaan
Sumber Jumlah
1 2016
Fasilitasi Lomba
Kompetensi Siswa
(LKS) Smk Tingkat
Kabupaten Magelang
Tahun 2016
Disdikpora
dan MKKS
Kab
Magelang
Rp. 73.000.000,-
2 2016
Pelatihan Merancang
Mesin Rekayasa Bagi
Wirausaha Baru Di
Magelang Kegiatan
Pembinaan
Lingkungan Sosial
Dan Pemberdayaan
Masyarakat Di
Wilayah Iht Bidang
Logam Mesin Dan
Tekstil
Dinas
Perindustrian
Provinsi Jawa
Tenga
Rp 17.000.000,-
21
E. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dalam 5 Tahun Terakhir
No Judul Artikel Nama Waktu dan Tempat
1
Strategi Peningkatan
Model Air to Fuel
Ratio (AFR) dan
Brake Control
System pada Mesin
Bensin
Prosiding Seminar
Nasional Perkembangan
Riset dan Teknology di
Bidang Industri ke – 21
UGM Yogyakarta ISBN :
978 – 602-70455-1-4
/2014
Yogyakarta, 1 Juni
2015
2
Smart Controller
Design of Air to Fuel
Ratio and Brake
Control System on
Gasoline Engine
Preceeding International
Conference on
Informatian Technology,
computer and electrical
Engineering (ICITACEE)
2015
Semarang, 16-18
Oktober 2015
3
Key-less Automatic
Lock System using
RFID & Smartphone
The 3rd International
Conference on
Engineering, Technology,
and Industrial Application
Surakarta, December 7-
8th 2016
Surakarta, 7-8
Desember 2016
22
E. Publikasi Artikel Ilmiah Dalam Jurnal dalam 5 Tahun Terakhir
23
Biodata Anggota Tim Peneliti
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap (dengan gelar) Ir. Moehamad Aman, MT
2 Jenis Kelamin Laki Laki
3 Jabatan Fungsional Lektor Kepala
4 NIP/NIK/Identitas lainnya 916306031
5 NIDN 0613066301
6 Tempat dan Tanggal Lahir Magelang, 13 Juni 1963
7 E-mail [email protected]
9 Nomor Telepon/HP 0293 360683
10 Alamat Kantor Jl. Mayjend Bambang Soegeng km.05
Mertoyudan Magelang
B. Riwayat Pendidikan
Deskripsi S1 S2
Nama Perguruan
Tinggi
Universitas Muhammadiyah
Magelang
Institut Teknologi
Sepuluh Nopember
Surabaya
Bidang Ilmu Teknik Industri Teknik Industri
Tahun Lulus 1991 2002
C. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir
No Tahun Judul Penelitian Pendanaan
Sumber Jumlah
(juta Rp)
1. 2012 Rancang Bangun Pres Pneumatik
Pengepak Sampah Plastik LP3M 4 Juta
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan
dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata
dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima risikonya.
Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu
persyaratan dalam pengajuan insentif penelitian internal.
Magelang, 03 April 2017
Pengusul,
Ir. Moehamad Aman,MT
NIK. 0613066301
24
Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Peneliti
25
Daftar Tanggapan dan Perbaikan
Pertanyaan atau saran reviewer Tanggapan atau perbaikan yang
telah dilakukan
A. Subtansi
Judul penelitian disarankan menjadi “
Pengembangan Engine Control Unit-
(ECU) Pada EFI Engine Dengan
Drive Train Controller” Judul
penelitian sudah kami perbaiki
Judul penelitian sudah kami perbaiki
Latar belakang telah disajikan dengan
cukup komprehensif dan menguraikan
state of the art. Syarat sebagai materi
yang akan diteliti sudah terpenuhi.
Namun demikian, susunan kalimat
sebagai sebuah proposal penelitian
kurang tersetruktur.
Latar belakang sudah diperbaiki
B. Administrasi
Daftar isi dan ringkasan belum ada
nomor halamannya.
Daftar isi dan ringkasan sudah
dibubuhkan nomor halaman.
C. Anggaran
Penelitian ini setuju dibiayai
Rp.4.000.000,-
RAB sudah disesuaikan.
26